JP2013237734A - Method for producing transparent composite material and transparent film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透明複合材料及び透明フィルムの製造方法に関する。さらに詳しくは、透明で耐熱性があり、低線膨張率、かつ垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）が小さい光学的等方性の高い透明フィルムに成形できる透明複合材料、その材料から得られる透明フィルム及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a transparent composite material and a method for producing a transparent film. More specifically, a transparent composite material that can be formed into a transparent film having high optical isotropy that is transparent and heat resistant, has a low linear expansion coefficient, and a small vertical birefringence (Rth), and a transparent film obtained from the material And a manufacturing method thereof.
従来、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置用の表示素子基板、カラーフィルター基板、太陽電池用基板等としては、ガラスが広く用いられている。しかしながらガラス基板は割れやすく、曲げられない、比重が大きく軽量化に不向きなどの理由から、近年その代替としてプラスチック素材が検討されている。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリエーテルスルホンからなる基板が提案されている（例えば、特許文献１（特開２００４−９３６２号公報）参照）。 Conventionally, glass has been widely used as a display element substrate, a color filter substrate, a solar cell substrate and the like for liquid crystal display devices and organic EL display devices. However, recently, plastic materials have been studied as an alternative to glass substrates because they are easily broken, cannot be bent, have a large specific gravity, and are not suitable for weight reduction. For example, a substrate made of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyolefin, or polyethersulfone has been proposed (see, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-9362)).
しかしながら、これら従来のガラス代替用プラスチック素材は、高温で保持したり、加熱処理した場合に熱変形してしまうことがあった。近年の表示基板のフィルムに要求される温度は２００℃以上と高くなっているため、従来の方法では熱収縮やそりなどの変形が発生してしまう。そこで、熱変形の抑制方法として樹脂フィルムに無機微粒子フィラーを添加する方法が提案されている。 However, these conventional plastic materials for glass substitutes may be thermally deformed when held at a high temperature or heat-treated. Since the temperature required for the film of the display substrate in recent years is as high as 200 ° C. or higher, the conventional method causes deformation such as heat shrinkage and warping. Therefore, a method of adding an inorganic fine particle filler to a resin film has been proposed as a method for suppressing thermal deformation.
例えば、特許文献２（国際公開第２００９／０６９４２９号パンフレット）には無機微粒子フィラーとして球状のコロイダルシリカを添加した樹脂組成物が開示されている。粒子の形状が等方的なため硬化物の線膨張係数等の熱機械物性は、無機フィラーとマトリックス樹脂の相加平均に近いものとなり、寸法安定性を向上させるためには無機フィラーの添加量を高くしなければならなかった。そのため、フィラー同士の凝集などの問題により成形物の高い透明性を得ることは困難であり、また高価なフィラーを用いる場合は製品のコストが高くなるといった問題があった。 For example, Patent Document 2 (International Publication No. 2009/069429 pamphlet) discloses a resin composition in which spherical colloidal silica is added as an inorganic fine particle filler. Because the shape of the particles is isotropic, the thermomechanical properties such as the linear expansion coefficient of the cured product are close to the arithmetic average of the inorganic filler and the matrix resin, and the amount of inorganic filler added to improve dimensional stability Had to be high. For this reason, it is difficult to obtain high transparency of the molded product due to problems such as aggregation of fillers, and there is a problem that the cost of the product increases when an expensive filler is used.
特許文献３（特開２００８−４５１２１号公報）には無機微粒子フィラーとして層状スメクタイト等の平板状の無機物質を添加した樹脂組成物が開示されている。アスペクト比の大きな平面状無機微粒子フィラーを充填すると、低い添加率でもフィルム等の成形物の線膨張係数は低減できるものの、フィラーが面方向に配向してしまうために、垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）が大きくなってしまい、液晶ディスプレイ等の光学的等方性を必要とするフィルムには使用しにくいという問題があった。 Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-45121) discloses a resin composition in which a flat inorganic substance such as layered smectite is added as an inorganic fine particle filler. Filling with a planar inorganic fine particle filler having a large aspect ratio can reduce the linear expansion coefficient of a molded article such as a film even at a low addition rate, but the filler is oriented in the plane direction. ) Becomes large, and there is a problem that it is difficult to use for a film that requires optical isotropy such as a liquid crystal display.
また、熱可塑樹脂を延伸して製造する、２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの延伸透明フィルムも、樹脂中の分子鎖や結晶が延伸方向に配向して、垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）が大きくなってしまうという課題があった。 In addition, a stretched transparent film such as a biaxially stretched polyethylene terephthalate film produced by stretching a thermoplastic resin also has a large vertical birefringence (Rth) because molecular chains and crystals in the resin are oriented in the stretch direction. There was a problem of becoming.
特許文献４（特開２０１０−９５６７９号公報）には、無機微粒子フィラーとして表面処理剤で処理した金属酸化物微粒子を含む分散液及びその硬化成形体が開示されている。棒状ナノアルミナ等のアスペクト比の高いナノフィラーを添加する場合、ランダムに配向し垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）が大きくならない可能性はあるが、通常のシランカップリング剤などを用いて処理し表面を疎水化させた無機微粒子を樹脂中に均一に分散させることは難しく、透明度の高い硬化物を得ることは困難である。 Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-95679) discloses a dispersion containing metal oxide fine particles treated with a surface treatment agent as an inorganic fine particle filler and a cured molded body thereof. When adding a nanofiller with a high aspect ratio such as rod-shaped nanoalumina, it may be randomly oriented and the birefringence (Rth) in the vertical direction may not increase, but the surface is treated with a normal silane coupling agent, etc. It is difficult to uniformly disperse the inorganic fine particles having been hydrophobized in the resin, and it is difficult to obtain a cured product with high transparency.
なお、特許文献５（特開２００９−１３００５号公報）には金属酸化物微粒子を（メタ）アクリルモノマー中へ均一に分散させる技術が開示されており、分散液を光学材料に適用できる旨記載されている。また、特許文献６（特開２０００−７４０２３号公報）には、リン酸エステルで表面処理したγ−アルミナを含むメタクリル樹脂組成物が開示されている。しかしながら、特許文献５及び６では、樹脂成分が熱可塑性のメタクリル（メタクリル酸メチルを主成分とする）樹脂であるため成形体の耐熱性、寸法安定性は高くなく、また光学的等方性が良好である旨の記載や示唆はない。また、特許文献６で用いている重合性のリン酸エステル化合物は比較的高価であることから、より安価で、容易に入手ができ、かつ効果的な修飾剤が望まれていた。 Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-13005) discloses a technique for uniformly dispersing metal oxide fine particles in a (meth) acrylic monomer, and describes that the dispersion can be applied to an optical material. ing. Patent Document 6 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-74023) discloses a methacrylic resin composition containing γ-alumina surface-treated with a phosphate ester. However, in Patent Documents 5 and 6, since the resin component is a thermoplastic methacrylic resin (based on methyl methacrylate), the heat resistance and dimensional stability of the molded product are not high, and the optical isotropy is high. There is no description or suggestion that it is good. Moreover, since the polymerizable phosphoric acid ester compound used in Patent Document 6 is relatively expensive, an inexpensive and easily available and effective modifier has been desired.
本発明の課題は、透明性、耐熱性、寸法安定性かつ光学等方性に優れる透明複合材料及び透明フィルムの製造方法を提供することにある。 The subject of this invention is providing the manufacturing method of the transparent composite material which is excellent in transparency, heat resistance, dimensional stability, and optical isotropy, and a transparent film.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究し実験を重ねた結果、特定のカルボキシル基含有（メタ）アクリレートにより表面処理されたアルミナ微粒子を含む硬化性組成物を硬化して得られる成形体が透明性、耐熱性、寸法安定性かつ光学等方性に優れることを見出し、本願発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は下記［１］〜［６］の透明複合材料、［７］〜［１０］の透明フィルム、［１１］〜［１６］の硬化性組成物、［１７］〜［１９］の透明フィルムの製造方法、［２０］の透明導電フィルム、［２１］〜［２２］の表示装置、及び［２３］の太陽電池用基板に関する。
As a result of diligent research and experiments to solve the above problems, the present inventors have obtained molding obtained by curing a curable composition containing alumina fine particles surface-treated with a specific carboxyl group-containing (meth) acrylate. It was found that the body was excellent in transparency, heat resistance, dimensional stability and optical isotropy, and the present invention was completed.
That is, the present invention includes the following transparent composite materials [1] to [6], transparent films [7] to [10], curable compositions [11] to [16], and [17] to [19]. The present invention relates to a method for producing a transparent film, a transparent conductive film [20], a display device [21] to [22], and a solar cell substrate [23].
［１］一般式（１）
で示されるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）及び平均粒子径が５〜３００ｎｍのアルミナ粒子（Ｂ）を必須成分とする硬化性組成物を硬化してなることを特徴とする透明複合材料。
［２］前記アルミナ粒子（Ｂ）が、断面の最大寸法の平均長さが２〜２０ｎｍ、長さの平均（平均長さ）が５〜２００ｎｍ、アスペクト比（長さ／断面の最大寸法の平均長さ）が２．５〜１００の針状または棒状のベーマイトまたは疑ベーマイトである［１］に記載の透明複合材料。
［３］前記カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーの酸価が１０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲である［１］または［２］に記載の透明複合材料。
［４］前記一般式（１）におけるｎおよびｍが１である［１］〜［３］のいずれかに記載の透明複合材料。
［５］前記アルミナ粒子（Ｂ）の含有量が５〜９０質量％である［１］〜［４］のいずれかに記載の透明複合材料。
［６］前記硬化性組成物中にメチルメタクリレート以外の重合性モノマー（Ｃ）をさらに含む［１］〜［５］のいずれかに記載の透明複合材料。
［７］［１］〜［６］のいずれかに記載の透明複合材料からなる、厚みが１０μｍ以上２００μｍ以下の透明フィルム。
［８］５０〜２００℃の面方向の平均線膨張率が５０ｐｐｍ／℃以下である［７］に記載の透明フィルム。
［９］１００μｍ厚当たりの透明フィルムの垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）が３０ｎｍ以下である［７］または［８］に記載の透明フィルム。
［１０］透明フィルムのフィルム面に対して垂直方向の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である［７］〜［９］のいずれかに記載の透明フィルム。
［１１］一般式（１）
で示されるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）及び平均粒子径が５〜３００ｎｍのアルミナ粒子（Ｂ）を含む硬化性組成物。
［１２］前記アルミナ粒子（Ｂ）が、断面の最大寸法の平均長さが２〜２０ｎｍ、長さの平均（平均長さ）が５〜２００ｎｍ、アスペクト比（長さ／断面の最大寸法の平均長さ）が２．５〜１００の針状または棒状のベーマイトまたは疑ベーマイトである［１１］に記載の硬化性組成物。
［１３］前記カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーの酸価が１０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲である［１１］または［１２］に記載の硬化性組成物。
［１４］前記一般式（１）におけるｎおよびｍが１である［１１］〜［１３］のいずれかに記載の硬化性組成物。
［１５］前記アルミナ粒子（Ｂ）の含有量が５〜９０質量％である［１１］〜［１４］のいずれかに記載の硬化性組成物。
［１６］前記硬化性組成物中に重合性化合物（Ｃ）をさらに含む［１１］〜［１５］のいずれかに記載の硬化性組成物。
［１７］一般式（１）
で示されるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）及び平均粒子径が５〜３００ｎｍのアルミナ粒子（Ｂ）を含む硬化性組成物を、平面上に塗布した後、表面が平滑なシートまたはフィルムで挟み、硬化させることを特徴とする［７］〜［１０］のいずれかに記載の透明フィルムの製造方法。
［１８］前記硬化性組成物が溶剤を含み、該硬化性組成物を平面上に塗布した後、溶剤を乾燥し、表面が平滑なシートまたはフィルムで挟み、硬化させる［１７］に記載の透明フィルムの製造方法。
［１９］前記硬化方法が紫外線（ＵＶ）照射及び／または加熱による硬化である［１７］または［１８］に記載の透明フィルムの製造方法。
［２０］［７］〜［１０］のいずれかに記載の透明フィルムに透明導電膜を形成してなる透明導電フィルム。
［２１］［２０］に記載の透明導電フィルムを基材とした表示装置。
［２２］前記表示装置が、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、または電子ペーパーである［２１］に記載の表示装置。
［２３］［７］〜［１０］のいずれかに記載の透明フィルムを基材とした太陽電池用基板。
[1] General formula (1)
A transparent composite material obtained by curing a curable composition containing the carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) and the alumina particles (B) having an average particle diameter of 5 to 300 nm as essential components .
[2] The alumina particles (B) have an average length of 2 to 20 nm in the maximum cross-sectional dimension, an average length (average length) of 5 to 200 nm, and an aspect ratio (average length / maximum cross-sectional dimension). The transparent composite material according to [1], which is needle-like or rod-like boehmite or suspicious boehmite having a length) of 2.5 to 100.
[3] The transparent composite material according to [1] or [2], wherein an acid value of the carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer is in the range of 10 to 300 mgKOH / g.
[4] The transparent composite material according to any one of [1] to [3], wherein n and m in the general formula (1) are 1.
[5] The transparent composite material according to any one of [1] to [4], wherein the content of the alumina particles (B) is from 5 to 90% by mass.
[6] The transparent composite material according to any one of [1] to [5], further including a polymerizable monomer (C) other than methyl methacrylate in the curable composition.
[7] A transparent film having a thickness of 10 μm or more and 200 μm or less, comprising the transparent composite material according to any one of [1] to [6].
[8] The transparent film according to [7], wherein the average linear expansion coefficient in the plane direction at 50 to 200 ° C is 50 ppm / ° C or less.
[9] The transparent film according to [7] or [8], wherein the birefringence (Rth) in the vertical direction of the transparent film per 100 μm thickness is 30 nm or less.
[10] The transparent film according to any one of [7] to [9], wherein the thermal conductivity in the direction perpendicular to the film surface of the transparent film is 0.5 W / m · K or more.
[11] General formula (1)
A curable composition comprising a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) represented by formula (A) and alumina particles (B) having an average particle size of 5 to 300 nm.
[12] The alumina particles (B) have an average length of 2 to 20 nm in the maximum cross-sectional dimension, an average length (average length) of 5 to 200 nm, and an aspect ratio (average length / maximum cross-sectional dimension). [11] The curable composition according to [11], which is needle-like or rod-like boehmite or suspect boehmite having a length) of 2.5 to 100.
[13] The curable composition according to [11] or [12], wherein the carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer has an acid value in the range of 10 to 300 mgKOH / g.
[14] The curable composition according to any one of [11] to [13], wherein n and m in the general formula (1) are 1.
[15] The curable composition according to any one of [11] to [14], wherein the content of the alumina particles (B) is from 5 to 90% by mass.
[16] The curable composition according to any one of [11] to [15], further including a polymerizable compound (C) in the curable composition.
[17] General formula (1)
A sheet or film having a smooth surface after applying a curable composition containing a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) and an alumina particle (B) having an average particle diameter of 5 to 300 nm on a flat surface The method for producing a transparent film according to any one of [7] to [10], wherein the transparent film is cured by being cured.
[18] The transparent composition according to [17], wherein the curable composition contains a solvent, and after the curable composition is applied on a flat surface, the solvent is dried, and is sandwiched between a sheet or a film having a smooth surface and cured. A method for producing a film.
[19] The method for producing a transparent film according to [17] or [18], wherein the curing method is curing by ultraviolet (UV) irradiation and / or heating.
[20] A transparent conductive film formed by forming a transparent conductive film on the transparent film according to any one of [7] to [10].
[21] A display device using the transparent conductive film according to [20] as a base material.
[22] The display device according to [21], wherein the display device is a liquid crystal display, an organic EL display, or electronic paper.
[23] A solar cell substrate using the transparent film according to any one of [7] to [10] as a base material.
本発明によれば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、または電子ペーパー等の表示装置用基板として好適な一定の厚みを有する透明性、耐熱性に優れ、かつ光学的等方性に優れる透明フィルムを得ることができる。 According to the present invention, a transparent film having a certain thickness suitable for a substrate for a display device such as a liquid crystal display, an organic EL display, or electronic paper, excellent in heat resistance, and excellent in optical isotropy is obtained. be able to.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の透明複合材料は、以下の一般式（１）で示されるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）及び平均粒子径が５〜３００ｎｍであるアルミナ粒子（Ｂ）を必須成分とする硬化性組成物を硬化してなることを特徴とする。
The transparent composite material of the present invention comprises a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) represented by the following general formula (1) and alumina particles (B) having an average particle diameter of 5 to 300 nm as essential components. It is characterized by being obtained by curing an adhesive composition.
本発明において、透明複合材料を用いたフィルムの透明性は全光線透過率で評価する。本発明の透明フィルムとは、１００μｍ厚でのＪＩＳ Ｋ−７３６１−１に準拠して測定された全光線透過率が８５％以上、ＪＩＳ Ｋ−７１３６ に準拠して測定されたヘーズ値が５％以下のものをいう。ただし、全光線透過率は９０％以上であることがより好ましい。また、フィルムのヘーズ値は５％以下の材料であり、好ましくは３％以下である。ヘーズ値が５％より大きいと透過光が散乱され、鮮明さに欠ける。 In the present invention, the transparency of a film using a transparent composite material is evaluated by the total light transmittance. The transparent film of the present invention has a total light transmittance of 85% or more measured according to JIS K-7361-1 at a thickness of 100 μm and a haze value measured according to JIS K-7136 of 5%. It means the following. However, the total light transmittance is more preferably 90% or more. Further, the haze value of the film is a material of 5% or less, preferably 3% or less. If the haze value is greater than 5%, the transmitted light is scattered and lacks clarity.
本発明の透明複合材料を構成する硬化性組成物の各成分について以下に説明する。
［（Ａ）カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー］
本発明で用いるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）は、上記一般式（１）で示される。Ｒはアクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を表す。本明細書において「（メタ）アクリレート」とはアクリレートおよび／またはメタクリレートを意味する。Ａは脂環式構造、芳香環構造及び脂肪族鎖状構造の少なくとも１種の構造を有する多塩基カルボン酸（価数：ｍ＋１）に由来する有機残基を表す。脂環式構造としては炭素数が４〜１０の脂環構造を有するものが挙げられ、具体例としては、１，２−シクロヘキサンジカルボン酸骨格、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸骨格、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸骨格が挙げられる。芳香環構造としては炭素数が６〜１４の芳香環を有するものが挙げられ、具体例としては、フタル酸骨格、イソフタル酸骨格、テレフタル酸骨格、トリメリット酸骨格、ピロメリット酸骨格、ナフタレンジカルボン酸骨格等が挙げられる。また、脂肪族鎖状構造の具体例としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸が挙げられる。これらの中でもアルミナ分散性の点からフタル酸由来骨格であることが好ましい。Ｘは多価アルコールから誘導された一種以上の有機残基を表す。多価アルコールの好ましい価数はｎ＋１であり、具体例としては、エチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。ｎは１〜３の整数を表し、ｍは１〜５の整数を表すが、入手のし易さからｎが１、ｍが１のものが好ましい。
Each component of the curable composition which comprises the transparent composite material of this invention is demonstrated below.
[(A) Carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer]
The carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) used in the present invention is represented by the general formula (1). R represents an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group. In the present specification, “(meth) acrylate” means acrylate and / or methacrylate. A represents an organic residue derived from a polybasic carboxylic acid (valence: m + 1) having at least one of an alicyclic structure, an aromatic ring structure, and an aliphatic chain structure. Examples of the alicyclic structure include those having an alicyclic structure having 4 to 10 carbon atoms, and specific examples include 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid skeleton, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid skeleton, 1,4- Examples include a cyclohexanedicarboxylic acid skeleton. Examples of the aromatic ring structure include those having an aromatic ring having 6 to 14 carbon atoms. Specific examples include a phthalic acid skeleton, an isophthalic acid skeleton, a terephthalic acid skeleton, a trimellitic acid skeleton, a pyromellitic acid skeleton, and a naphthalene dicarboxylic acid. Examples include an acid skeleton. Specific examples of the aliphatic chain structure include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, and fumaric acid. Among these, a phthalic acid-derived skeleton is preferable from the viewpoint of alumina dispersibility. X represents one or more organic residues derived from a polyhydric alcohol. The preferred valence of the polyhydric alcohol is n + 1, and specific examples include ethylene glycol, trimethylolpropane, and pentaerythritol. n represents an integer of 1 to 3, and m represents an integer of 1 to 5, and n is preferably 1 and m is 1 for ease of availability.
一般式（１）で示される重合性含カルボン酸（メタ）アクリレートの具体例としては、例えば、２−アクリロイルオキシエチルフタル酸、２−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２−アクリロイルオキシエチルコハク酸、ペンタエリスリトールトリアクリレート無水コハク酸付加体（ｎ＝３）が挙げられる。 Specific examples of the polymerizable carboxylic acid (meth) acrylate represented by the general formula (1) include, for example, 2-acryloyloxyethyl phthalic acid, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-acryloyloxyethyl succinic acid. And pentaerythritol triacrylate succinic anhydride adduct (n = 3).
本発明で用いるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーは、分子中のカルボキシル基が下記アルミナ粒子表面に吸着することにより固定化され、疎水的な置換基で外部を覆うために表面が疎水化される。そのため酸価は１０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲であるものが好ましい。１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のカルボキシル基含有率の低いカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーでは、アルミナ粒子表面への吸着が充分に行われず表面修飾が不十分となる。また、酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超えるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーでは、疎水性置換基の割合が少なくなり有効に表面疎水化ができない。 The carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer used in the present invention is immobilized by adsorbing the carboxyl group in the molecule to the following alumina particle surface, and the surface is hydrophobized to cover the outside with a hydrophobic substituent. . Therefore, the acid value is preferably in the range of 10 to 300 mgKOH / g. With a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer having a low carboxyl group content of 10 mgKOH / g or less, adsorption to the surface of the alumina particles is not sufficiently performed and surface modification becomes insufficient. In addition, with a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer having an acid value exceeding 300 mgKOH / g, the ratio of hydrophobic substituents is reduced and surface hydrophobicity cannot be effectively achieved.
［（Ｂ）アルミナ粒子］
本発明で用いるアルミナ粒子（Ｂ）は、その組成式内にＡｌ2Ｏ3単位の粒子を含むものであれば特に限定されない。好ましいアルミナ粒子としては、ベーマイトまたは擬ベーマイト等のアルミナ水和物の超微粒子、α−アルミナの超微粒子、γ−アルミナの超微粒子、または非晶質のアルミナの超微粒子が挙げられるが、これらの中でも入手のし易さからベーマイト構造または擬ベーマイト構造を有するアルミナ水和物がより好ましい。
[(B) Alumina particles]
The alumina particles (B) used in the present invention are not particularly limited as long as they contain Al 2 O 3 unit particles in the composition formula. Preferred alumina particles include ultrafine particles of alumina hydrate such as boehmite or pseudoboehmite, ultrafine particles of α-alumina, ultrafine particles of γ-alumina, or ultrafine particles of amorphous alumina. Of these, alumina hydrate having a boehmite structure or a pseudoboehmite structure is more preferable because of its availability.
ベーマイト構造または擬ベーマイト構造を有するアルミナ水和物は、下記一般式（２）で示される。
アルミナ粒子の粒子径は平均粒子径が５〜３００ｎｍのものであれば特に限定されない。本発明の透明複合材料よりなる透明フィルムをディスプレイ用基板等に使用する場合、平均粒子径は可視光の波長より十分小さいものである必要がある。なお、ここでいう可視光とは、波長が４００〜８００ｎｍの範囲の光をいう。従って、アルミナ粒子の平均粒子径は５〜３００ｎｍの範囲であり、５〜１００ｎｍの範囲がさらに好ましい。平均粒子径が５ｎｍ未満の場合は透明フィルムの面方向の線膨張率が十分小さくならない傾向があり、３００ｎｍを超える場合は可視光波長と重なる粒径のものも含まれるため、透明性の点で好ましくない。 The particle diameter of the alumina particles is not particularly limited as long as the average particle diameter is 5 to 300 nm. When the transparent film made of the transparent composite material of the present invention is used for a display substrate or the like, the average particle size needs to be sufficiently smaller than the wavelength of visible light. The visible light here means light having a wavelength in the range of 400 to 800 nm. Therefore, the average particle diameter of the alumina particles is in the range of 5 to 300 nm, and more preferably in the range of 5 to 100 nm. When the average particle size is less than 5 nm, the linear expansion coefficient in the plane direction of the transparent film tends not to be sufficiently small, and when it exceeds 300 nm, the particle size that overlaps the visible light wavelength is also included. It is not preferable.
なお、ここでいうアルミナ粒子の平均粒子径とは動的光散乱（光子相間）法を原理として用いた粒度分布測定装置、具体的には堀場製作所、ＳＺ−１００によりＪＩＳ Ｚ８８２６：２００５に準拠して求めた平均粒子径（散乱光強度基準による調和平均粒子径（直径））を示す。 The average particle size of the alumina particles referred to here is a particle size distribution measuring apparatus using the dynamic light scattering (inter-photon phase) method as a principle, more specifically, according to JIS Z8826: 2005 by Horiba Seisakusho and SZ-100. Mean particle diameter (harmonic mean particle diameter (diameter) based on scattered light intensity standard).
アルミナ粒子の形状は特に限定されず、球状、楕円状、棒状、針状、板状、鱗片状、羽毛状、繊維状、球状粒子が連なった数珠状、無定形が挙げられるが、長径、短径を持つ棒状あるいは針状が好ましい。棒状あるいは針状が好ましい理由は次の通りである。
フィラーであるアルミナ粒子がアスペクト比を持つことにより、少量の添加率で効果的に耐熱性、寸法安定性を向上させることができる。また、板状、鱗片状と異なり面に沿って粒子が配向しにくく等方的な光学物性を示すのに有利である。さらに、繊維状、羽毛状などよりも、硬化前の組成物の粘度が低く成形しやすい点でも好ましい。
The shape of the alumina particles is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, an elliptical shape, a rod shape, a needle shape, a plate shape, a scale shape, a feather shape, a fibrous shape, a bead shape in which spherical particles are connected, and an amorphous shape. A rod or needle having a diameter is preferred. The reason why the rod shape or the needle shape is preferable is as follows.
When the alumina particles as the filler have an aspect ratio, heat resistance and dimensional stability can be effectively improved with a small addition rate. Further, unlike the plate-like and scale-like shapes, the particles are not easily oriented along the surface, which is advantageous for showing isotropic optical properties. Furthermore, it is preferable from the point of being easy to shape | mold, since the viscosity of the composition before hardening is low rather than fibrous form, feather shape, etc.
棒状あるいは針状の粒子としては、断面方向の最大寸法（断面が円形の場合は直径、楕円形の場合は長径、多角形の場合は最長の対角線）の平均が２〜２０ｎｍ、長さの平均（平均長さ）が５〜２００ｎｍ、アスペクト比（断面方向の最大寸法／平均長さ）が２．５〜１００の針状または棒状のベーマイトまたは疑ベーマイトが好適である。棒状あるいは針状の粒子においては粒子を３次元にとらえて最長の長さが上記「長さ」に対応し、最長の長さ方向と垂直をなす面が上記「断面」に対応する。断面方向の最大寸法及び長さは、透過型電子顕微鏡の画像から求めることができる。本発明において断面方向の最大寸法及び長さの平均長さ値は透過型電子顕微鏡により観察される像の各粒子の断面方向の最大寸法及び長さを計測しその算術平均値を計算することにより求められる。 As rod-like or needle-like particles, the average of the maximum dimension in the cross-sectional direction (diameter when the cross section is circular, long diameter when elliptical, longest diagonal line when polygonal) is 2 to 20 nm, average length Needle-like or rod-like boehmite or suspect boehmite having an (average length) of 5 to 200 nm and an aspect ratio (maximum dimension in the cross-sectional direction / average length) of 2.5 to 100 is suitable. In the case of rod-like or needle-like particles, the longest length corresponds to the above-mentioned “length” when the particles are captured in three dimensions, and the surface perpendicular to the longest length direction corresponds to the “cross-section”. The maximum dimension and length in the cross-sectional direction can be obtained from an image of a transmission electron microscope. In the present invention, the average length value of the maximum dimension and length in the cross-sectional direction is obtained by measuring the maximum dimension and length in the cross-sectional direction of each particle of the image observed by the transmission electron microscope and calculating the arithmetic average value thereof. Desired.
硬化して得られる透明複合材料（固形分）中のアルミナ粒子の含有量は、硬化物中５〜９０質量％の範囲が好ましく、１０〜７０質量％の範囲がより好ましく、２０〜５０質量％の範囲がさらに好ましい。アルミナ粒子の含有量が５質量％未満の場合は、透明複合材料の５０〜２００℃までの平均線膨張率が大きくなり、５０ｐｐｍ／℃を超える傾向がある。また、平板状無機物質の含有量が９０質量％を超えると、アルミナ粒子を樹脂中に均一に分散させることが困難となる傾向がある。 The content of alumina particles in the transparent composite material (solid content) obtained by curing is preferably in the range of 5 to 90% by mass, more preferably in the range of 10 to 70% by mass in the cured product, and 20 to 50% by mass. The range of is more preferable. When the content of the alumina particles is less than 5% by mass, the average linear expansion coefficient from 50 to 200 ° C. of the transparent composite material increases and tends to exceed 50 ppm / ° C. Moreover, when the content of the tabular inorganic substance exceeds 90% by mass, it tends to be difficult to uniformly disperse the alumina particles in the resin.
本発明の透明複合材料を熱伝導性のシート、フィルム等として使用する場合シート、フィルム面に対して垂直方向の熱伝導率は少なくとも０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。熱伝導率はアルミナ粒子の含有量を高くすることにより上げることはできるが、アルミナ粒子の含有量を高くすると透明性が低下する。 When the transparent composite material of the present invention is used as a thermally conductive sheet or film, the thermal conductivity in the direction perpendicular to the sheet or film surface is preferably at least 0.5 W / m · K. The thermal conductivity can be increased by increasing the content of alumina particles, but the transparency decreases when the content of alumina particles is increased.
［重合性化合物（Ｃ）］
本発明の透明複合材料を構成する硬化性組成物は種々のラジカル重合性化合物（Ｃ）を含むことができる。
重合性化合物（Ｃ）の具体例としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート及びメチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；
フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、１−ナフチル（メタ）アクリレート、フルオロフェニル（メタ）アクリレート、クロロフェニル（メタ）アクリレート、シアノフェニル（メタ）アクリレート、メトキシフェニル（メタ）アクリレート及びビフェニル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸芳香族エステル；
フルオロメチル（メタ）アクリレート及びクロロメチル（メタ）アクリレート等のハロアルキル（メタ）アクリレート；
グリシジル（メタ）アクリレート、アルキルアミノ（メタ）アクリレート、及びα−シアノアクリル酸エステル；等が挙げられる。
[Polymerizable compound (C)]
The curable composition constituting the transparent composite material of the present invention can contain various radically polymerizable compounds (C).
Specific examples of the polymerizable compound (C) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, Alkyl (meth) acrylates such as octadecyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate and methylcyclohexyl (meth) acrylate;
Phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, 1-naphthyl (meth) acrylate, fluorophenyl (meth) acrylate, chlorophenyl (meth) acrylate, cyanophenyl (meth) acrylate, methoxyphenyl (meth) acrylate and biphenyl (meth) ) (Meth) acrylic acid aromatic esters such as acrylates;
Haloalkyl (meth) acrylates such as fluoromethyl (meth) acrylate and chloromethyl (meth) acrylate;
Examples thereof include glycidyl (meth) acrylate, alkylamino (meth) acrylate, and α-cyanoacrylic acid ester.
その他ビニル化合物として、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、スチレンスルホン酸、４−ヒドロキシスチレン及びビニルトルエン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル及び安息香酸ビニル、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルピロリドン、1-ビニルイミダゾール、Ｎ-ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルモルホリン、Ｎ−ビニルピリジン、アクリルアミド、アクリロイルモルホリン等が挙げられる。 Other vinyl compounds include styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, styrenesulfonic acid, 4-hydroxystyrene and vinyltoluene, vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl benzoate, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N- Examples include vinyl caprolactam, N-vinyl pyrrolidone, 1-vinyl imidazole, N-vinyl carbazole, N-vinyl morpholine, N-vinyl pyridine, acrylamide, acryloyl morpholine, and the like.
さらに、架橋性多官能モノマーとして、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、オリゴエステルジ（メタ）アクリレート、ポリブタジエンジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル）プロパン及び２，２−ビス（４−（ω−（メタ）アクリロイロキシポリエトキシ）フェニル）プロパン等のジ（メタ）アクリレート；
フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジメタリル、テレフタル酸ジアリル、トリメリット酸トリアリル、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジアリル、１，５−ナフタレンジカルボン酸ジアリル、１，４−キシレンジカルボン酸アリル及び４，４’−ジフェニルジカルボン酸ジアリル等の芳香族カルボン酸ジアリル類；
シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル及びジビニルベンゼン等の二官能の架橋性モノマー；
トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アリルイソシアヌレート、トリ（メタ）アリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート及びジアリルクロレンデート等の三官能の架橋性モノマー；
さらにペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート等の四官能の架橋性モノマー等が挙げられる。
Furthermore, as a crosslinkable polyfunctional monomer, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, Dipropylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,5-pentanediol di ( (Meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, oligoester di (meth) acrylate, polybutadiene di (meth) acrylate 2,2-bis (4- (meth) acryloyloxy) propane and 2,2-bis (4- (.omega. (meth) acryloyloxy polyethoxy) phenyl) di (meth) acrylates such as propane;
Diallyl phthalate, diallyl isophthalate, dimethallyl isophthalate, diallyl terephthalate, triallyl trimellitic acid, diallyl 2,6-naphthalenedicarboxylate, diallyl 1,5-naphthalenedicarboxylate, allyl 1,4-xylenedicarboxylate and 4, Aromatic carboxylic acid diallyls such as 4'-diphenyldicarboxylic acid diallyl;
Bifunctional crosslinkable monomers such as diallyl cyclohexanedicarboxylate and divinylbenzene;
Trimethylolethane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, tri (meth) allyl isocyanurate, tri (meth) allyl cyanurate, triallyl trimellitate and diallyl chloride Trifunctional crosslinkable monomers such as lendates;
Furthermore, tetrafunctional crosslinkable monomers such as pentaerythritol tetra (meth) acrylate are exemplified.
上記の重合性化合物（Ｃ）は、１種を単独で、または２種以上を混合または組み合わせて用いることができる。これらの重合性化合物の使用量には特に制限はないが、アルミナ粒子１００質量部に対して、１〜１０００質量部であることが好ましく、２〜５００質量部であることがより好ましく、５〜１００質量部であることが特に好ましい。重合性化合物の使用量が１質量部未満であると、添加効果が小さく、機械強度が低下することがある。重合性化合物として単官能性モノマーを多量使用した場合には、架橋密度が低くなり耐熱性が不十分になることがある。また、使用量が１０００質量部を超えると耐熱性や寸法安定性が発現されない場合がある。 Said polymeric compound (C) can be used individually by 1 type or in mixture or combination of 2 or more types. Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of these polymeric compounds, It is preferable that it is 1-1000 mass parts with respect to 100 mass parts of alumina particles, It is more preferable that it is 2-500 mass parts, 100 parts by mass is particularly preferred. When the amount of the polymerizable compound used is less than 1 part by mass, the effect of addition is small, and the mechanical strength may be lowered. When a large amount of a monofunctional monomer is used as the polymerizable compound, the crosslinking density may be lowered and heat resistance may be insufficient. Moreover, when the usage-amount exceeds 1000 mass parts, heat resistance and dimensional stability may not be expressed.
本発明の透明複合材料を構成する硬化性組成物は、諸物性を改良する目的でラジカル反応性の樹脂成分を含んでいてもよい。これら樹脂成分としては不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等が挙げられる。 The curable composition constituting the transparent composite material of the present invention may contain a radical reactive resin component for the purpose of improving various physical properties. Examples of these resin components include unsaturated polyester resins and vinyl ester resins.
不飽和ポリエステル樹脂は、多価アルコールと不飽和多塩基酸（及び必要に応じて飽和多塩基酸）とのエステル化反応による縮合生成物を、必要に応じてスチレン等の重合性不飽和化合物に溶解したもので、例えば「ポリエステル樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社，１９８８年発行，第１６〜１８頁及び第２９〜３７頁などに記載されている樹脂を挙げることができる。この不飽和ポリエステル樹脂は公知の方法で製造することができる。 Unsaturated polyester resin can be obtained by converting a condensation product obtained by esterification reaction of a polyhydric alcohol and an unsaturated polybasic acid (and a saturated polybasic acid if necessary) into a polymerizable unsaturated compound such as styrene. For example, the resins described in “Polyester Resin Handbook”, published by Nikkan Kogyo Shimbun, 1988, pages 16 to 18, pages 29 to 37, and the like can be mentioned. This unsaturated polyester resin can be produced by a known method.
ビニルエステル樹脂は、エポキシ（メタ）アクリレートとも呼ばれ、一般にエポキシ樹脂に代表されるエポキシ基を有する化合物と、（メタ）アクリル酸などの重合性不飽和基を有するカルボキシル化合物のカルボキシル基との開環反応により生成する重合性不飽和基を有する樹脂、またはカルボキシル基を有する化合物と、グリシジル（メタ）アクリレート等の分子内にエポキシ基を持つ重合性不飽和化合物のエポキシ基との開環反応により生成する重合性不飽和基を有する樹脂を指す。詳しくは「ポリエステル樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社，１９８８年発行，第３３６〜３５７頁などに記載されている。このビニルエステル樹脂は公知の方法により製造することができる。 The vinyl ester resin is also called epoxy (meth) acrylate, and is generally an open group between a compound having an epoxy group represented by an epoxy resin and a carboxyl group of a carboxyl compound having a polymerizable unsaturated group such as (meth) acrylic acid. By ring-opening reaction between a resin having a polymerizable unsaturated group produced by a ring reaction or a compound having a carboxyl group and an epoxy group of a polymerizable unsaturated compound having an epoxy group in the molecule such as glycidyl (meth) acrylate The resin which has the polymerizable unsaturated group to produce | generate is pointed out. Details are described in “Polyester Resin Handbook”, published by Nikkan Kogyo Shimbun, 1988, pages 336-357. This vinyl ester resin can be produced by a known method.
ビニルエステル樹脂の原料となるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル及びその高分子量同族体、ビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物のグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル及びその高分子量同族体、ビスフェノールＦアルキレンオキサイド付加物のグリシジルエーテル、ノボラック型ポリグリシジルエーテル類等が挙げられる。 The epoxy resin used as the raw material for the vinyl ester resin includes bisphenol A diglycidyl ether and its high molecular weight homologue, glycidyl ether of bisphenol A alkylene oxide adduct, bisphenol F diglycidyl ether and its high molecular weight homologue, and bisphenol F alkylene oxide. Examples include adduct glycidyl ethers and novolac-type polyglycidyl ethers.
上記のラジカル反応性の樹脂成分は、１種を単独で、または２種以上を混合または組み合わせて用いることができる。これらのラジカル反応性の樹脂成分の使用量には特に制限はないが、アルミナ１００質量部に対して、１〜１０００質量部であることが好ましく、２〜５００質量部であることがより好ましく、５〜１００質量部であることが特に好ましい。 The above radical-reactive resin components can be used alone or in combination of two or more. Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of these radical reactive resin components, It is preferable that it is 1-1000 mass parts with respect to 100 mass parts of alumina, It is more preferable that it is 2-500 mass parts, It is particularly preferably 5 to 100 parts by mass.
［硬化剤］
本発明の透明複合材料を構成する硬化性組成物には硬化剤を使用してもよい。使用できる硬化剤としては特に制限はなく、一般に重合性樹脂の硬化剤として用いられているものを用いることができる。ラジカル重合開始剤としては、有機過酸化物、光重合開始剤、アゾ化合物等が挙げられる。中でも、熱硬化させる点からは有機過酸化物が特に好ましい。
[Curing agent]
You may use a hardening | curing agent for the curable composition which comprises the transparent composite material of this invention. There is no restriction | limiting in particular as a hardening | curing agent which can be used, What is generally used as a hardening | curing agent of polymeric resin can be used. Examples of the radical polymerization initiator include organic peroxides, photopolymerization initiators, azo compounds and the like. Among these, organic peroxides are particularly preferable from the viewpoint of thermosetting.
有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド系またはジアルキルパーオキサイド系開始剤、ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシアゼレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルへキサノエート、ｔ−アミルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレートなどのパーオキシエステル系開始剤、ｔ−ブチルパーオキシアリルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートなどのパーカーボネイト系開始剤、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパ−オキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ヘキシルパ−オキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンなどのパーオキシケタール系開始剤などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of organic peroxides include diacyl peroxide-based or dialkyl peroxide-based initiators such as dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t- Butyl peroxy-3,3,5-trimethylhexanoate, t-butyl peroxylaurate, t-butyl peroxyisobutyrate, t-butyl peroxyacetate, di-t-butyl peroxyhexahydroterephthalate, Di-t-butylperoxyazelate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, t-amylperoxy-2 -Ethyl hexanoate, t-butyl peroxypi Peroxyester-based initiators such as rate, percarbonate-based initiators such as t-butylperoxyallyl carbonate, t-butylperoxyisopropyl carbonate, 1,1-di-t-butylperoxycyclohexane, 1,1- And peroxyketal initiators such as di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane and 1,1-di-t-hexylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane These may be used alone or in combination of two or more.
また、上記の光重合開始剤としては、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾフェノン、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−オン、２−ヒドロキシ−１−｛４−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオニル）ベンジル］フェニル｝−２−メチルプロパン−１−オン、オキシフェニルアセチックアシッド２−［２−オキソ−２−フェニルアセトキシエトキシ］エチルエステル、オキシフェニルアセチックアシッド２−［２−ヒドロキシエトキシ］エチルエステル、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、２−ジメチルアミノ−２−（４−メチルベンジル）−１−（４−モルフォリン−４−イルフェニル）ブタン−１−オン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）フェニル−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］、エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）、ヨードニウム，（４−メチルフェニル）［４−（２−メチルプロピル）フェニル］ヘキサフルオロフォスフェート（１−）、エチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、２−エチルヘキシル−４−ジメチルアミノベンゾエート、及び２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。 Examples of the photopolymerization initiator include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzophenone, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl)- 2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methylpropionyl) benzyl] phenyl}- 2-Methylpropan-1-one, oxyphenylacetic acid 2- [2-oxo-2-phenylacetoxyethoxy] ethyl ester Oxyphenylacetic acid 2- [2-hydroxyethoxy] ethyl ester, phenylglyoxylic acid methyl ester, 2-dimethylamino-2- (4-methylbenzyl) -1- (4-morpholine-4- Ylphenyl) butan-1-one, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) phenyl-, 2- (O-benzoyloxime) )], Ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime), iodonium, (4-methylphenyl) [4 -(2-Methylpropyl) phenyl] hexafluorophosphate (1-), ethyl-4-dimethylamino Benzoate, 2-ethylhexyl-4-dimethylaminobenzoate, and 2,4,6-trimethylbenzoyl diphenylphosphine oxide, and the like.
アゾ化合物としては２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビスイソバレロニトリル、ジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系化合物等が挙げられる。 Examples of the azo compound include azo compounds such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobisisovaleronitrile, and dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate.
［添加剤］
本発明の透明複合材料を構成する硬化性組成物には、硬度、強度、成形性、耐久性、耐水性を改良する目的で、紫外線吸収剤、酸化防止剤、消泡剤、レベリング剤、離型剤、滑剤、撥水剤、難燃剤、低収縮剤、架橋助剤などの添加剤を必要に応じて添加することができる。しかし、これらの添加剤は上述した具体例に制限されるものではなく、本発明の目的、または効果を阻害しない範囲であらゆるものを添加することができる。
[Additive]
The curable composition constituting the transparent composite material of the present invention has an ultraviolet absorber, an antioxidant, an antifoaming agent, a leveling agent, a release agent for the purpose of improving hardness, strength, moldability, durability, and water resistance. Additives such as molds, lubricants, water repellents, flame retardants, low shrinkage agents, and crosslinking aids can be added as necessary. However, these additives are not limited to the specific examples described above, and any additive can be added within a range that does not impair the object or effect of the present invention.
［溶剤］
本発明の透明複合材料を構成する硬化性組成物中にアルミナ粒子を均一に分散させるために溶剤を使用することができる。溶剤としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の炭素数６〜１０の芳香族炭化水素類、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭素数６〜１０炭化水素類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等のエーテル類、メタノール、エタノール、（イソ）プロパノール、ブチルアルコール等のアルコール類、クロロホルム、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ピリジン、アセトニトリル等の含窒素系溶剤等が挙げられる。好ましくは、トルエン等の芳香族炭化水素やテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等のエーテル類が挙げられる。
[solvent]
A solvent can be used to uniformly disperse the alumina particles in the curable composition constituting the transparent composite material of the present invention. Examples of the solvent include aromatic hydrocarbons having 6 to 10 carbon atoms such as benzene, toluene and xylene, hydrocarbons having 6 to 10 carbon atoms such as hexane and cyclohexane, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate. Acetates, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketones, ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, alcohols such as methanol, ethanol, (iso) propanol, butyl alcohol, chloroform, methylene chloride, etc. And nitrogen-containing solvents such as N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, pyridine and acetonitrile. Preferably, aromatic hydrocarbons such as toluene and ethers such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane are used.
溶剤の配合量は、溶剤の種類によって大きく異なるが、硬化性組成物中に含有する固形分の合計量（具体的にはアルミナ粒子（Ｂ）、カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）および／または重合性化合物（Ｃ）が室温で固体の場合はこれらも含む）１００質量部に対して０〜１０，０００質量部であり、より好ましくは１０〜１，０００質量部である。 The amount of the solvent varies greatly depending on the type of the solvent, but the total amount of solids contained in the curable composition (specifically, alumina particles (B), carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) and And / or when the polymerizable compound (C) is solid at room temperature, it is 0 to 10,000 parts by mass, more preferably 10 to 1,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass.
［硬化性樹脂組成物の調製方法］
本発明の透明複合材料を構成する硬化性組成物の調製方法は特に限定されないが、加熱処理、ミックスローター、マグネティックスターラー、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、ヘンシェルミキサー、超高圧微粒化装置、超音波照射等の公知の方法にて混合、分散させることにより調製が可能である。前述した通り、カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）分子中のカルボキシル基はアルミナ粒子（Ｂ）表面に吸着するが、この吸着量は飽和量に達することが好ましい。混合、分散処理時間が短すぎると吸着量、分散性が不十分となり望ましくない。混合、分散処理時間に上限はないが、分散時間が長くなると生産性が低下する。通常の実験室スケールで、直径４ｃｍのＳＵＳ製４枚羽根を用い４００ｒｐｍで撹拌した場合では（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）とアルミナ粒子（Ｂ）を混合後１０分以上、より好ましくは３０分以上、さらに好ましくは１時間以上混合、分散処理を行えばよい。工業的なスケールで実施する場合は予めアルミナ粒子（Ｂ）表面に吸着するカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）の吸着量が飽和量に達する時間を検討の上、混合分散の処理時間を決定すればよい。
[Method for Preparing Curable Resin Composition]
The method for preparing the curable composition constituting the transparent composite material of the present invention is not particularly limited, but heat treatment, mix rotor, magnetic stirrer, homogenizer, ball mill, bead mill, Henschel mixer, ultra high pressure atomizer, ultrasonic irradiation, etc. It can be prepared by mixing and dispersing by a known method. As described above, the carboxyl group in the carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) molecule is adsorbed on the surface of the alumina particles (B), and this adsorption amount preferably reaches a saturation amount. If the mixing and dispersion treatment time is too short, the amount of adsorption and dispersibility are insufficient, which is not desirable. There is no upper limit to the mixing and dispersion processing time, but productivity decreases as the dispersion time increases. In a normal laboratory scale, when stirring is performed at 400 rpm using 4 SUS blades having a diameter of 4 cm, the (meth) acrylate monomer (A) and the alumina particles (B) are mixed for 10 minutes or more, more preferably 30 minutes or more. More preferably, mixing and dispersion treatment may be performed for 1 hour or longer. In the case of carrying out on an industrial scale, after considering the time when the adsorption amount of the carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) adsorbed on the surface of the alumina particles (B) reaches the saturation amount, the processing time for mixing and dispersion is set. Just decide.
溶剤の濃度を変えることにより、硬化性組成物の粘度を塗工に最適な粘度に調整する。硬化性組成物の粘度は特に限定されないが、成形する方法に適した粘度であることが好ましい。例えば、ロールコーティング法及びドクターナイフ法の場合は２５℃における粘度が０．０１〜１，０００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましい。粘度が０．０１Ｐａ・ｓより低くても、また１，０００Ｐａ・ｓより高くても作業性が悪くなり好ましくない。常温での粘度が高い場合は分散液の温度を上げて作業性を改善することができる。 By changing the concentration of the solvent, the viscosity of the curable composition is adjusted to an optimum viscosity for coating. The viscosity of the curable composition is not particularly limited, but is preferably a viscosity suitable for the molding method. For example, in the case of the roll coating method and the doctor knife method, the viscosity at 25 ° C. is preferably in the range of 0.01 to 1,000 Pa · s. Even if the viscosity is lower than 0.01 Pa · s or higher than 1,000 Pa · s, workability is deteriorated, which is not preferable. When the viscosity at normal temperature is high, workability can be improved by raising the temperature of the dispersion.
得られた硬化性組成物の組成は、溶剤を除く組成物中の割合として、アルミナ粒子（Ｂ）は５〜９０質量％であり、より好ましくは１０〜７０質量％であり、さらに好ましくは２０〜５０質量％である。カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）は、１〜９５質量％であり、より好ましくは２〜５０質量％である。重合性化合物（Ｃ）は０〜９０質量％であり、より好ましくは１〜５０質量％である。硬化剤は０．１〜１０質量％であり、より好ましくは０．５〜５質量％である。酸化防止剤等の添加剤成分は０．０１〜１０質量％であり、より好ましくは０．０５〜５質量％である。 The composition of the obtained curable composition is 5 to 90% by mass of alumina particles (B), more preferably 10 to 70% by mass, and further preferably 20 as a ratio in the composition excluding the solvent. -50 mass%. A carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) is 1-95 mass%, More preferably, it is 2-50 mass%. The polymerizable compound (C) is 0 to 90% by mass, more preferably 1 to 50% by mass. A hardening | curing agent is 0.1-10 mass%, More preferably, it is 0.5-5 mass%. Additive components, such as antioxidant, are 0.01-10 mass%, More preferably, it is 0.05-5 mass%.
［フィルムの成膜方法］
前記硬化性組成物の塗工は、溶剤等により粘度調整したものを減圧することにより脱気し、塗工液として用い、ガラス、金属、プラスチックフィルム等の平滑な基材上にダイレクトグラビア法やリバースグラビア法及びマイクログラビア法、２本ロールビートコート法、ボトムフィード３本リバースコート法等のロールコーティング法、及びドクターナイフ法やダイコート法、ディップコート法、バーコーティング法やこれらを組み合わせたコーティング法等の通常工業的に用いられている方法により行うことができる。
[Film Formation Method]
The coating of the curable composition is degassed by reducing the viscosity adjusted with a solvent or the like, and used as a coating liquid, on a smooth substrate such as glass, metal, plastic film, Reverse gravure method and micro gravure method, roll coating method such as two roll beat coating method, bottom feed three reverse coating method, doctor knife method, die coating method, dip coating method, bar coating method and coating method combining these It can carry out by the method normally used industrially.
硬化性組成物が溶剤を含む場合の溶剤を揮発させる温度は、液状の（Ａ）カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーおよび／または重合性化合物（Ｃ）を含まない場合は０〜２００℃が好ましい。０℃未満の場合には、揮発速度が著しく遅いため好ましくない。２００℃より高い場合には、溶剤の急激な揮発や沸騰による発泡または樹脂のゲル化が発生し表面平滑性が低下しヘーズ値が上昇する可能性があり好ましくない。より好ましくは１０〜１００℃である。液状の（Ａ）カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーおよび／または重合性化合物（Ｃ）を含む場合その沸点未満、より好ましくは１０〜１００℃である。溶剤を揮発させる圧力は、１０Ｐａ〜１ＭＰａが好ましい。１０Ｐａ未満の場合には、突沸が発生する恐れがあり、表面平滑性が低下しヘーズ値が上昇する可能性があり好ましくない。より好ましくは１０〜２００ｋＰａである。溶剤を揮発させる時間は１〜１２０分が好ましい。１分未満の場合には、溶剤を十分に揮発させることができず、硬化の際に気泡が発生する。１２０分より長い場合には、生産性が悪くなるため好ましくない。溶剤を揮発させる場合には、空気、窒素、アルゴン、二酸化炭素等の気体を使用してもよい。また、これらの気体は溶剤の揮発成分を含んでいてもよい。溶剤を揮発させる際の気体の流速は、０．０１ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓが好ましい。０．０１ｍ／ｓより遅い場合には、溶剤の揮発分が滞留してしまい、２００ｍ／ｓより速い場合には、塗布液が不均一となる。より好ましくは、０．１ｍ〜５０ｍ／ｓである。 When the curable composition contains a solvent, the temperature for volatilizing the solvent is preferably 0 to 200 ° C. when the liquid (A) carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer and / or polymerizable compound (C) is not contained. . A temperature lower than 0 ° C. is not preferable because the volatilization rate is extremely slow. When the temperature is higher than 200 ° C., foaming due to rapid volatilization or boiling of the solvent or gelation of the resin may occur, which may reduce the surface smoothness and increase the haze value. More preferably, it is 10-100 degreeC. When it contains liquid (A) carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer and / or polymerizable compound (C), it is less than its boiling point, more preferably 10 to 100 ° C. The pressure for volatilizing the solvent is preferably 10 Pa to 1 MPa. If it is less than 10 Pa, bumping may occur, and surface smoothness may decrease and haze value may increase. More preferably, it is 10-200 kPa. The time for volatilizing the solvent is preferably 1 to 120 minutes. When the time is less than 1 minute, the solvent cannot be sufficiently volatilized, and bubbles are generated during curing. When it is longer than 120 minutes, productivity is deteriorated, which is not preferable. When the solvent is volatilized, a gas such as air, nitrogen, argon, carbon dioxide or the like may be used. These gases may contain a volatile component of the solvent. The gas flow rate when the solvent is volatilized is preferably 0.01 m / s to 200 m / s. When the speed is lower than 0.01 m / s, the volatile component of the solvent stays, and when the speed is higher than 200 m / s, the coating liquid becomes non-uniform. More preferably, it is 0.1 m-50 m / s.
塗工及び／または塗工乾燥したフィルムの基材の反対側の面は、ラミネータなどによって保護フィルムを貼り合わせて保護することが必要である。硬化性組成物を、表面が平滑な平面上、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムに上記方法にて塗布した後、溶剤を含む場合溶剤を揮発させ、表面が平滑な保護フィルム（二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム等）で挟み、ＵＶ（紫外線）照射及び／または加熱によって硬化させる。 It is necessary to protect the surface on the opposite side of the substrate of the coated and / or coated and dried film by laminating a protective film with a laminator or the like. After coating the curable composition on a flat surface, for example, a biaxially stretched polyethylene terephthalate film by the above method, if the solvent is included, the solvent is volatilized to provide a protective film (biaxially stretched polyethylene having a smooth surface). And is cured by UV (ultraviolet) irradiation and / or heating.
硬化性組成物を加熱により硬化させる場合には、硬化温度は３０〜１６０℃、好ましくは４０〜１３０℃である。また、硬化時間は、硬化時の収縮や歪の抑制を考慮すると、昇温しながらゆっくりと硬化することが好ましく、０．５〜１００時間、好ましくは、３〜５０時間である。ＵＶ照射により硬化させる場合には、ＵＶ照射時間は０．０１〜１０時間、好ましくは０．０５〜１時間、さらに好ましくは０．１〜０．５時間かけて硬化するのがよい。ＵＶ積算光量は１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ2である。１０ｍＪ／ｃｍ2未満であると不完全硬化になり好ましくない。５０００ｍＪ／ｃｍ2では生産性が悪くなる。電子線照射により硬化性組成物を硬化させることもできる。その場合は重合開始剤は必要ない。ただし、アフターキュア（後硬化）操作によって硬化を完全にする場合には、熱重合開始剤を併用してもよい。電子線照射の時の電子線の加速電圧は３０〜５００ｋＶ、好ましくは５０〜３００ｋＶである。また、照射線量は１〜３００ｋＧｙ、好ましくは５〜２００ｋＧｙである。電子線加速電圧が３０ｋＶ未満だと、組成物の厚さが厚い場合に電子線の透過不足が生じる恐れがあり、５００ｋＶを超えると経済性が悪くなる。また、照射線量は３００ｋＧｙを超えると、場合によって基材を損傷するおそれがある。ＵＶ照射または電子線照射により硬化させる場合温度は特に制限はなく、室温で実施してもよいし加熱または冷却して実施することもできる。 When the curable composition is cured by heating, the curing temperature is 30 to 160 ° C, preferably 40 to 130 ° C. Moreover, considering the suppression of shrinkage and distortion during curing, the curing time is preferably cured slowly while raising the temperature, and is 0.5 to 100 hours, preferably 3 to 50 hours. In the case of curing by UV irradiation, the UV irradiation time is 0.01 to 10 hours, preferably 0.05 to 1 hour, more preferably 0.1 to 0.5 hours. The UV integrated light amount is 10 to 5000 mJ / cm 2 . If it is less than 10 mJ / cm 2 , incomplete curing is not preferable. At 5000 mJ / cm 2 , the productivity becomes worse. The curable composition can also be cured by electron beam irradiation. In that case, a polymerization initiator is not necessary. However, in the case where the curing is completed by an after-curing operation, a thermal polymerization initiator may be used in combination. The acceleration voltage of the electron beam during electron beam irradiation is 30 to 500 kV, preferably 50 to 300 kV. The irradiation dose is 1 to 300 kGy, preferably 5 to 200 kGy. If the electron beam acceleration voltage is less than 30 kV, there is a risk that insufficient transmission of the electron beam may occur when the composition is thick, and if it exceeds 500 kV, the economic efficiency deteriorates. Further, if the irradiation dose exceeds 300 kGy, the substrate may be damaged in some cases. In the case of curing by UV irradiation or electron beam irradiation, the temperature is not particularly limited, and may be performed at room temperature, or may be performed by heating or cooling.
前記硬化処理後、硬化性硬化物の硬化が不十分な場合には、加熱によるアフターキュア（後硬化）によって硬化を完全に進行させることができる。アフターキュアを行う場合には、透明フィルムをガラス、金属、プラスチックフィルム等の平滑な基材から剥離してから加熱しても構わないし、剥離しなくてもよい。アフターキュアの温度は５０〜３００℃、好ましくは８０〜２５０℃である。アフターキュアの時間は０．１〜１０時間、好ましくは０．５〜５時間である。アフターキュアの圧力は１．０×１０-7Ｐａ〜１ＭＰａの減圧〜加圧雰囲気下で実施することができ、好ましくは１．０×１０-6Ｐａ〜０．５ＭＰａである。アフターキュアの雰囲気は空気、窒素、アルゴン、二酸化炭素等の雰囲気下で行うことが可能であるが、着色低減の点からは窒素雰囲気下が好ましい。 When the curing of the curable cured product is insufficient after the curing treatment, the curing can be completely advanced by after-curing by heating. When performing the after cure, the transparent film may be heated after being peeled off from a smooth substrate such as glass, metal, plastic film, etc., or may not be peeled off. The after-curing temperature is 50 to 300 ° C, preferably 80 to 250 ° C. The after-curing time is 0.1 to 10 hours, preferably 0.5 to 5 hours. The after-curing pressure can be carried out in a reduced pressure to pressurized atmosphere of 1.0 × 10 −7 Pa to 1 MPa, and preferably 1.0 × 10 −6 Pa to 0.5 MPa. The after-cure atmosphere can be performed in an atmosphere of air, nitrogen, argon, carbon dioxide, or the like, but a nitrogen atmosphere is preferable from the viewpoint of color reduction.
上記の製造方法により得られた本発明の透明フィルムの線膨張率としては、５０℃と２００℃との間の平均線膨張率が５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、２０ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。本発明の透明フィルムの全光線透過率は、１００μｍ厚当たりで８５％以上であり、９０％以上であることがより好ましい。また、本発明の透明フィルムの垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）は、１００μｍ厚当たりで３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。本発明の透明フィルムのフィルム面に対して垂直方向の熱伝導率は少なくとも０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。熱伝導率はアルミナ粒子の含有量を高くすることにより上げることはできるが、アルミナ粒子の含有量を高くすると透明性が低下する。そのため、好ましくは０．５〜５Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは０．７〜４Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに好ましくは０．９〜３Ｗ／ｍ・Ｋである。 As the linear expansion coefficient of the transparent film of the present invention obtained by the above production method, the average linear expansion coefficient between 50 ° C. and 200 ° C. is preferably 50 ppm / ° C. or less, and is 20 ppm / ° C. or less. More preferably. The total light transmittance of the transparent film of the present invention is 85% or more per 100 μm thickness, and more preferably 90% or more. The vertical birefringence (Rth) of the transparent film of the present invention is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less, and further preferably 10 nm or less per 100 μm thickness. The thermal conductivity in the direction perpendicular to the film surface of the transparent film of the present invention is preferably at least 0.5 W / m · K or more. The thermal conductivity can be increased by increasing the content of alumina particles, but the transparency decreases when the content of alumina particles is increased. Therefore, it is preferably 0.5 to 5 W / m · K, more preferably 0.7 to 4 W / m · K, and still more preferably 0.9 to 3 W / m · K.
以下、合成例、実施例及び比較例を挙げ本発明を説明するが、本発明はこれらの記載により何らの限定を受けるものではない。
なお、カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーの酸価、透明複合材料を成形したフィルムの線膨張率、全光線透過率、垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）、熱伝導率の測定方法は、以下の通りである。
Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are given and this invention is demonstrated, this invention does not receive any limitation by these description.
The acid value of the carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer, the linear expansion coefficient of the film formed from the transparent composite material, the total light transmittance, the birefringence (Rth) in the vertical direction, and the thermal conductivity measurement method are as follows. Street.
［酸価］
酸価の測定は、「ＪＩＳ Ｋ ２５０１−２００３石油製品及び潤滑油-中和価試験方法」に基づいて行った。
[Acid value]
The acid value was measured based on “JIS K 2501-2003 Petroleum Products and Lubricating Oils—Neutralization Value Test Method”.
［線膨張係数］
線膨張係数は、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製ＴＭＡ／ＳＳ６１００を使用し、引張モードで測定を行った。フィルム状試験片は、厚さ１００μｍ×３ｍｍ×１２ｍｍ（チャック間距離１０ｍｍ）、張力：３０ｍＮとし、窒素を１００ｍＬ／ｍｉｎの雰囲気下で昇温速度５℃／ｍｉｎで２００℃まで温度を上げた後、５０℃以下まで冷却し、再度、昇温速度５℃／ｍｉｎで５０〜２００℃までの間で、試験片の伸長率を測定した。５０℃と２００℃との伸長率差と温度差（１５０℃）とから５０〜２００℃の間の平均線膨張係数を計算した。サンプル数は３とし、その算術平均値を求めた。
[Linear expansion coefficient]
The linear expansion coefficient was measured in a tensile mode using TMA / SS6100 manufactured by SII Nano Technology. The film-shaped test piece has a thickness of 100 μm × 3 mm × 12 mm (distance between chucks: 10 mm), tension: 30 mN, and after raising the temperature to 200 ° C. at a temperature rising rate of 5 ° C./min in an atmosphere of 100 mL / min. The specimen was cooled to 50 ° C. or lower, and the elongation rate of the test piece was measured again at a rate of temperature increase of 5 ° C./min up to 50 to 200 ° C. The average coefficient of linear expansion between 50 and 200 ° C. was calculated from the difference in elongation between 50 ° C. and 200 ° C. and the temperature difference (150 ° C.). The number of samples was 3, and the arithmetic average value was obtained.
［全光線透過率］
全光線透過率は、有限会社東京電色製全自動ヘーズメーターＴＣ−Ｈ３ＤＰＫを使用し、ＪＩＳ Ｋ−７３６１−１に準拠して測定した。測定サンプル形状は５５ｍｍ角、厚み１００μｍ、の試験片を用いた。サンプル数は３とし、その算術平均値を求めた。
[Total light transmittance]
The total light transmittance was measured according to JIS K-7361-1 using a fully automatic haze meter TC-H3DPK manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd. A test specimen having a 55 mm square and a thickness of 100 μm was used as a measurement sample shape. The number of samples was 3, and the arithmetic average value was obtained.
［複屈折］
複屈折は、大塚電子株式会社のＲＥＴＳ−１００を使用し、回転検光法で測定した。測定サンプル形状は５５ｍｍ角、厚み１００μｍ、の試験片を用いた。サンプル数は３とし、その算術平均値を求めた。
[Birefringence]
Birefringence was measured by rotational analysis using RETS-100 from Otsuka Electronics Co., Ltd. A test specimen having a 55 mm square and a thickness of 100 μm was used as a measurement sample shape. The number of samples was 3, and the arithmetic average value was obtained.
［熱伝導率］
熱伝導率は、株式会社アイフェイズのアイフェイズ・モバイル１ｕを使用し、温度波熱分析法で測定した。測定サンプル形状は２５ｍｍ角、厚み１００μｍ、の試験片を用いた。測定は、サンプルの四隅と中心部の５点を測定しその算術平均値を求めた。
[Thermal conductivity]
The thermal conductivity was measured by a temperature wave thermal analysis method using Eye Phase Mobile 1u manufactured by Eye Phase Co., Ltd. A test specimen having a 25 mm square and a thickness of 100 μm was used as a measurement sample shape. In the measurement, five points at the four corners and the center of the sample were measured, and the arithmetic average value was obtained.
実施例１：
カルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーとして東亞合成株式会社製Ｍ−５４００（２−アクリロイルオキシエチルフタル酸、酸価２００ｍｇ／ｇ）１０．０ｇをアセトン１０．０ｇに均一に溶解させた。これを処理液−１とする。
川研ファインケミカル株式会社製アルミナゾル１０Ａ（アルミナ濃度１０質量％の水分散液、平均粒子径１０ｎｍ（株式会社堀場製作所、ＳＺ−１００によりＪＩＳ Ｚ８８２６：２００５に準拠して求めた平均粒子径）、断面の最大寸法の平均長さ１０ｎｍ、長さの平均（平均長さ）１００ｎｍ、アスペクト比１０（透過型電子顕微鏡による１０点観察の算術平均値）の棒状アルミナ）１００ｇを直径４ｃｍのＳＵＳ製４枚羽根を用い４００ｒｐｍで撹拌しつつそこに上記処理液−１を添加した。添加完了後２４時間撹拌を継続した後、遠心分離機にて上澄み液と沈殿物を分離した。沈殿物を蒸留水中で撹拌し均一に分散させた後、再び遠心分離機にて上澄み液と沈殿物を分離した。同様な操作をさらに２回行い洗浄し白色のケーキを回収した後真空乾燥機にて乾燥しアルミナ粒子を得た。
得られたアルミナ粒子（アルミナとカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーの質量比≒１：１）１０ｇをメタノール４０ｇ、光開始剤としてＢＡＳＦ社製イルガキュア１８４（０．３ｇ）を添加し均一な混合液を得た。
得られた混合液をナイフコーターにて光学用ポリエチレンテレフタレートフィルム上に溶剤除去後の膜厚が１００μｍとなるように成膜した。空気循環式乾燥機にて８０℃、３０ｍｉｎ乾燥させ溶媒を除去した後、ポリエチレンテレフタレートフィルムでラミネートし高圧水銀灯により２０００ｍＪ／ｃｍ2ＵＶ照射し硬化させた後、さらにラミフィルムを剥離下後、２００℃で１時間窒素雰囲気下で後硬化させた。
得られた硬化フィルムの物性を測定したところ、線膨張係数１１ｐｐｍ／℃、光線透過率９０％、垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）は２６ｎｍであった。また、熱伝導率は１．０Ｗ／ｍ・Ｋであった。
Example 1:
As a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer, 10.0 g of M-5400 (2-acryloyloxyethylphthalic acid, acid value 200 mg / g) manufactured by Toagosei Co., Ltd. was uniformly dissolved in 10.0 g of acetone. This is treated liquid-1.
Kawaken Fine Chemical Co., Ltd. alumina sol 10A (aqueous dispersion with an alumina concentration of 10% by mass, average particle size of 10 nm (average particle size determined according to JIS Z8826: 2005 by HORIBA, Ltd., SZ-100)), SUS 4 blades with a diameter of 4 cm and an average length of 10 nm, an average length (average length) of 100 nm, and an aspect ratio of 10 (rod-like alumina having an arithmetic average of 10 observations with a transmission electron microscope) 100 g The above-mentioned treatment liquid-1 was added thereto while stirring at 400 rpm. After the addition was completed, stirring was continued for 24 hours, and then the supernatant and the precipitate were separated using a centrifuge. After the precipitate was stirred in distilled water and uniformly dispersed, the supernatant and the precipitate were separated again by a centrifuge. The same operation was further performed twice to wash and collect a white cake, followed by drying in a vacuum dryer to obtain alumina particles.
10 g of the resulting alumina particles (mass ratio of alumina and carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer≈1: 1) 40 g of methanol, and BASF Irgacure 184 (0.3 g) as a photoinitiator were added to form a uniform mixed solution Got.
The obtained mixture was formed on an optical polyethylene terephthalate film with a knife coater so that the film thickness after removal of the solvent was 100 μm. After removing the solvent by drying at 80 ° C. for 30 minutes with an air circulation dryer, the laminate was laminated with a polyethylene terephthalate film and cured by irradiating 2000 mJ / cm 2 UV with a high-pressure mercury lamp. And post-cured in a nitrogen atmosphere for 1 hour.
When the physical properties of the obtained cured film were measured, the linear expansion coefficient was 11 ppm / ° C., the light transmittance was 90%, and the birefringence (Rth) in the vertical direction was 26 nm. The thermal conductivity was 1.0 W / m · K.
実施例２：
カルボキシル基含有（メタアクリレートモノマーとして、実施例１と同様に東亞合成株式会社製Ｍ−５４００（２−アクリロイルオキシエチルフタル酸、酸価２００ｍｇ／ｇ）１０．０ｇをアセトン１０．０ｇに均一に溶解させた処理液−１を調製した。
川研ファインケミカル株式会社製アルミナゾルＡ−２（アルミナ濃度１０質量％の水分散液、平均粒子径１５ｎｍ（株式会社堀場製作所、ＳＺ−１００によりＪＩＳ Ｚ８８２６：２００５に準拠して求めた平均粒子径）の棒状アルミナ）１００ｇを直径４ｃｍのＳＵＳ製４枚羽根を用い４００ｒｐｍで撹拌しつつそこに上記処理液−１を添加した。添加完了後２４時間撹拌を継続した後、遠心分離機にて上澄み液と沈殿物を分離した。沈殿物を蒸留水中で撹拌し均一に分散させた後、再び遠心分離機にて上澄み液と沈殿物を分離した。同様な操作をさらに２回行い洗浄し白色のケーキを回収した後真空乾燥機にて乾燥しアルミナ粒子を得た。
得られたアルミナ粒子（アルミナとカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマーの質量比＝１：１）１０ｇをメタノール４０ｇに溶解させ、光開始剤としてＢＡＳＦ社製イルガキュア１８４（０．３ｇ）を添加し均一な混合液を得た。
得られた混合液をナイフコーターにて光学用ポリエチレンテレフタレートフィルム上に溶剤除去後の膜厚が１００μｍとなるように成膜した。空気循環式乾燥機にて８０℃、３０ｍｉｎ乾燥させ溶媒を除去した後、ポリエチレンテレフタレートフィルムでラミネートし高圧水銀灯により２０００ｍＪ／ｃｍ2紫外線照射し硬化させた。
得られた硬化フィルムの物性を測定したところ、線膨張係数１３ｐｐｍ／℃、光線透過率９０％、垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）は２５ｎｍであった。また、熱伝導率は０．９Ｗ／ｍ・Ｋであった。
Example 2:
Carboxyl group-containing (as a methacrylate monomer, 10.0 g of M-5400 (2-acryloyloxyethylphthalic acid, acid value 200 mg / g) manufactured by Toagosei Co., Ltd. was uniformly dissolved in 10.0 g of acetone as in Example 1. Treatment liquid-1 was prepared.
Kawaken Fine Chemical Co., Ltd. Alumina Sol A-2 (Aqueous Dispersion with Alumina Concentration of 10% by Mass, Average Particle Size 15 nm (Average Particle Size Obtained Based on JIS Z8826: 2005 by Horiba, Ltd., SZ-100)) The above-mentioned treatment liquid-1 was added to 100 g of rod-like alumina) while stirring at 400 rpm using four SUS blades having a diameter of 4 cm. After the addition was completed, stirring was continued for 24 hours, and then the supernatant and the precipitate were separated using a centrifuge. After the precipitate was stirred in distilled water and uniformly dispersed, the supernatant and the precipitate were separated again by a centrifuge. The same operation was further performed twice to wash and collect a white cake, followed by drying in a vacuum dryer to obtain alumina particles.
10 g of the resulting alumina particles (mass ratio of alumina and carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer = 1: 1) were dissolved in 40 g of methanol, and BASF's Irgacure 184 (0.3 g) was added as a photoinitiator to make it uniform. Obtained a mixed liquid.
The obtained mixture was formed on an optical polyethylene terephthalate film with a knife coater so that the film thickness after removal of the solvent was 100 μm. After removing the solvent by drying at 80 ° C. for 30 minutes with an air circulation dryer, it was laminated with a polyethylene terephthalate film and cured by irradiating 2000 mJ / cm 2 ultraviolet rays with a high-pressure mercury lamp.
When the physical properties of the obtained cured film were measured, the linear expansion coefficient was 13 ppm / ° C., the light transmittance was 90%, and the birefringence (Rth) in the vertical direction was 25 nm. The thermal conductivity was 0.9 W / m · K.
比較例１：
２００ｍｌビーカー中にトルエン９０ｇを入れ、さらにトリオクチルメチルアンモニウム塩でカチオン交換処理された親油性スメクタイト（コープケミカル社製，合成スメクタイトＳＴＮ：平均粒子径５０ｎｍ，アスペクト比（平均粒子径/単位厚み）５０）１０ｇをスターラーで撹拌しつつ少量ずつ入れた。スターラーで２日間室温下にて十分撹拌しスメクタイト分散液を得た。
前記スメクタイト分散液に昭和電工株式会社製ビニルエステルオリゴマー スーパーポリエステルＳＳＰ−ＵＨを１０ｇ、光重合開始剤（ＢＡＳＦ社製社製，ＩＲＧＡＣＵＲＥ６５１）０．５０ｇ加え十分撹拌し組成物とした。
前記組成物をナイフコーターで５０μｍの高透明ポリエチレンテレフタレートフィルム上に硬化後のフィルムが１００μｍの厚みになるように塗布した。６０℃の熱風乾燥機で１時間乾燥させ溶剤のトルエンを蒸発させた。さらに上から同じポリエチレンテレフタレートフィルムでカバーをし、高圧水銀灯により２０００ｍＪ／ｃｍ2紫外線照射をした。その後ポリエチレンテレフタレートフィルムから剥離しサンプルフィルムを得た。かかるフィルムの線膨張率は１８ｐｐｍ／℃、光線透過率は、９１％、垂直方向の複屈折（Ｒｔｈ）は８９０ｎｍであった。また、熱伝導率は０．３Ｗ／ｍ・Ｋであり、実施例に比べて光学等方性の点で実施例に比べて著しく劣っていた。
Comparative Example 1:
A lipophilic smectite (manufactured by Co-op Chemical Co., synthetic smectite STN: average particle diameter 50 nm, aspect ratio (average particle diameter / unit thickness) 50 was obtained by placing 90 g of toluene in a 200 ml beaker and further cation exchange treatment with trioctylmethylammonium salt. ) 10 g was added little by little while stirring with a stirrer. The mixture was sufficiently stirred at room temperature for 2 days with a stirrer to obtain a smectite dispersion.
10 g of vinyl ester oligomer super polyester SSP-UH manufactured by Showa Denko KK and 0.50 g of a photopolymerization initiator (manufactured by BASF Corp., IRGACURE 651) were added to the smectite dispersion, and the mixture was sufficiently stirred to obtain a composition.
The composition was applied on a 50 μm highly transparent polyethylene terephthalate film with a knife coater so that the cured film had a thickness of 100 μm. It was dried with a hot air dryer at 60 ° C. for 1 hour to evaporate toluene as a solvent. Furthermore, it was covered with the same polyethylene terephthalate film from above and irradiated with 2000 mJ / cm 2 ultraviolet rays with a high-pressure mercury lamp. Thereafter, the film was peeled from the polyethylene terephthalate film to obtain a sample film. The film had a linear expansion coefficient of 18 ppm / ° C., a light transmittance of 91%, and a vertical birefringence (Rth) of 890 nm. Further, the thermal conductivity was 0.3 W / m · K, which was significantly inferior to the examples in terms of optical isotropy compared to the examples.
Claims (23)
で示されるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）及び平均粒子径が５〜３００ｎｍのアルミナ粒子（Ｂ）を必須成分とする硬化性組成物を硬化してなることを特徴とする透明複合材料。 General formula (1)
A transparent composite material obtained by curing a curable composition containing the carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) and the alumina particles (B) having an average particle diameter of 5 to 300 nm as essential components .
で示されるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）及び平均粒子径が５〜３００ｎｍのアルミナ粒子（Ｂ）を含む硬化性組成物。 General formula (1)
A curable composition comprising a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) represented by formula (A) and alumina particles (B) having an average particle size of 5 to 300 nm.
で示されるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートモノマー（Ａ）及び平均粒子径が５〜３００ｎｍのアルミナ粒子（Ｂ）を含む硬化性組成物を、平面上に塗布した後、表面が平滑なシートまたはフィルムで挟み、硬化させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の透明フィルムの製造方法。 General formula (1)
A sheet or film having a smooth surface after applying a curable composition containing a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer (A) and an alumina particle (B) having an average particle diameter of 5 to 300 nm on a flat surface The method for producing a transparent film according to any one of claims 7 to 10, wherein the transparent film is cured by sandwiching between the two.
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